Heat Transfer Module

Novo Aplicativo: Finned Pipe Designer

Tubos com aletas são empregados em arrefecedores, aquecedores ou trocadores de calor para aumentar a troca térmica. Eles podem ter diferentes tamanhos e projetos, dependendo da aplicação e dos requisitos.

Quando as aletas são colocadas no lado externo do tubo, elas aumentam a superfície de troca de calor do tubo, de forma que um fluido externo de arrefecimento, ou aquecimento, possa trocar calor com maior eficiência. Quando colocadas no interior do tubo, é o fluido interno que se beneficia de uma superfície de troca de calor maior. No lugar de aletas, ranhuras também podem aumentar a superfície de troca de calor, especialmente dentro dos tubos, onde o espaço é limitado.

Com o aplicativo Finned Pipe Designer, é possível personalizar um tubo cilíndrico longo com aletas, ou ranhuras, internas e externas, predefinidas, para observar e avaliar seus efeitos de arrefecimento. o aplicativo calcula o desempenho térmico de um tubo que é cheio de água e, depois, arrefecido ou aquecido pelo ar ambiente com convecção forçada.

Diversas configurações geométricas estão disponíveis para a estrutura externa (lâminas empilhadas em disco, ranhuras circulares, lâminas helicoidais, ranhuras helicoidais ou nenhuma) e para a estrutura interna (ranhuras retas ou nenhuma).

O aplicativo calcula a potência dissipada e a queda de pressão em função da geometria e da velocidade do ar.

A interface com o  usuário do aplicativo Finned Pipe Designer mostra configurações de tubo (propriedades geométricas e condições operacionais) e resultados da simulação (velocidade e temperatura). A interface com o usuário do aplicativo Finned Pipe Designer mostra configurações de tubo (propriedades geométricas e condições operacionais) e resultados da simulação (velocidade e temperatura).

A interface com o usuário do aplicativo Finned Pipe Designer mostra configurações de tubo (propriedades geométricas e condições operacionais) e resultados da simulação (velocidade e temperatura).

Novo Aplicativo: Thermoelectric Cooler

Arrefecedores termoelétricos são amplamente usados para arrefecimento de eletrônicos em diversas áreas de aplicação, de produtos para consumo à projeto de naves especiais. Explorando o efeito de Peltier, eles consistem em diversas pernas termoelétricas entre duas placas de condução térmica, uma fria e uma quente. Devido à variedade de aplicações, pode haver muitas configurações de arrefecedores termoelétricos diferentes.

O aplicativo Thermoelectric Cooler cobre o projeto básico de arrefecedores termoelétricos de estágio único de diferentes tamanhos, com diferentes tamanhos e distribuição de termopares. Pode-se usar o aplicativo para ajudar a encontrar o melhor arrefecedor termoelétrico para uma aplicação específica. Fabricantes também podem usa-lo para otimizar projetos e fornecer valores de desempenho relacionados à aplicação. Além disso, o aplicativo serve como ponto de partida para cálculos mais detalhados com opções de entrada adicionais e pode ser estendido para arrefecedores termoelétricos de vários estágios.

Isso é feito variando-se os parâmetros geométricos dos diferentes componentes do arrefecedor termoelétrico, o material que compõe as pernas termoelétricas e algumas condições operacionais.

Interface com o usuário do aplicativo Thermoelectric Cooler, com configurações para o projeto, materiais e condições operacionais. Interface com o usuário do aplicativo Thermoelectric Cooler, com configurações para o projeto, materiais e condições operacionais.

Interface com o usuário do aplicativo Thermoelectric Cooler, com configurações para o projeto, materiais e condições operacionais.

Novo aplicativo: Measuring Thermal Conductivity Through the Flash Method

O método flash é amplamente usado para medir a condutividade térmica de uma amostra fina de material, com o tamanho aproximado de uma moeda. A amostra de material é submetida a um pulso laser em uma de suas faces. A face oposta, por sua vez, é aquecida cerca de 1 K. Como o pulso é uniforme é bem-definido, pode-se medir a variação de temperatura do outro lado. Assim, é possível medir, com alta precisão, a condutividade térmica da amostra.

O aplicativo de simulação do método flash reproduz o experimento real e fornece opções para definir parâmetros experimentais que podem afetar a precisão do método e do seu experimento. Isso significa que é possível especificar a altura, o raio e o da amostra de material. Também pode-se definir a temperatura ambiente, ativar ou desativar efeitos de convecção e radiação e personalizar os valores do coeficiente de troca de calor e as emissividades da superfície, tanto da amostra quanto do invólucro.

A interface com o usuário do aplicativo, mostrando as configurações do método flash e o perfil de temperatura usado para determinar a condutividade térmica. A interface com o usuário do aplicativo, mostrando as configurações do método flash e o perfil de temperatura usado para determinar a condutividade térmica.

A interface com o usuário do aplicativo, mostrando as configurações do método flash e o perfil de temperatura usado para determinar a condutividade térmica.

Plano de Simetria para Radiação Superfície-Superfície

Um novo recurso da versão 5.2 do COMSOL Multiphysics incorpora um plano de simetria em uma simulação de transferência de calor envolvendo radiação superfície-superfície em geometrias 2D, 2D axissimétricas e 3D. Em casos aplicáveis, torna-se possível representar apenas metade da geometria, resultando em um cálculo do fator de visualização com o dobro da velocidade. Além disso, o número de elementos de malha necessários é reduzido à metade para todas as variáveis dependentes.

Temperatura Externa para Thin Layers

O sub-recurso External Temperature está disponível sob o recurso Thin Layer, quando o tipo de camada é configurado como Resistive ou General. Aplicável a contornos exteriores, essa funcionalidade permite que especificar a temperatura do lado externo da camada, ao passo que o modelo determina a temperatura na camada e em sua face interna.

Correlações Adicionais Para Coeficientes de Transferência de Calor

A biblioteca de coeficientes de transferência de calor possui uma nova correlação de coeficiente de transferência convectiva de calor para convecção natural em torno de um cilindro vertical fino. Esse coeficiente de transferência de calor permite substituir uma simulação de escoamento não isotérmico por uma condição de contorno de fluxo de calor nos contornos do cilindro para reduzir o custo computacional da simulação.

Novos Sub-Recursos para os Recursos Thin Film e Fracture

Um conjunto de quatro novos sub-recursos amplia as capacidades de modelagem disponíveis dos recursos Thin Film e Fracture. Esses sub-recursos são análogos aos já disponíveis no recurso Thin Layer:

  • O sub-recurso Temperature - Usado para especificar a temperatura em um conjunto de arestas que representa contornos finos de um filme fino ou fratura. Essa condição é necessária quando a entrada do filme fino ou da fratura fica em uma aresta externa.
  • O sub-recurso Line Heat Flux - Define um fluxo de calor atravessando contornos de um filme fino ou fratura. A interface com o usuário fornece diferentes opções para definição do fluxo: Fluxo geral de calor para dentro; Fluxo de calor para dentro; e, para modelos 3D, Taxa geral de transferência de calor.
  • O sub-recurso de radiação Surface-to-Ambient - Define a radiação da superfície para o ambiente em um conjunto de arestas que representa os contornos finos de um filme fino ou fratura. A interface com o usuário disponibiliza entradas para a temperatura ambiente e a emissividade da superfície, que são usadas na definição do fluxo de calor líquido para dentro.
  • O sub-recurso Source - Define uma fonte de calor interna à um filme fino ou fratura. Esse sub-recurso fornece duas opções para a definição da fonte de calor: Fonte Geral e Taxa geral de transferência de calor.

Configurações de Solver Atualizadas para Transferência de Calor

As configurações padrão do solver para as interfaces Heat Transfer foram atualizadas. O método SOR é usado, em vez de SOR Line, como pré-suavizador do solver multigrid em modelos grandes, a menos que o modelo contenha um nó de acoplamento Non-Isothermal Flow. Isso leva a uma redução no tempo processamento. Além disso, um limite para a temperatura mais baixa igual a zero, foi adicionado para situações nas quais um solver, segregado é usado, contanto que a unidade de temperatura seja configurada como Kelvin.

Documentação Atualizada Sobre Transferência de Calor

A documentação do Módulo Heat Transfer foi totalmente revisada para dar maior clareza e consistência na versão 5.2 do COMSOL Multiphysics. A nova estrutura da documentação contém diversas partes adicionais. Em especial, novas seções da documentação descrevem os solvers padrão gerados para as interfaces Heat Transfer e as variáveis de temperatura disponíveis nos contornos.

Documentação sobre o Módulo Heat Transfer atualizada na versão 5.2 do COMSOL Multiphysics. Documentação sobre o Módulo Heat Transfer atualizada na versão 5.2 do COMSOL Multiphysics.

Documentação sobre o Módulo Heat Transfer atualizada na versão 5.2 do COMSOL Multiphysics.